JP2005023938A - 給油中の燃料蒸発ガスの再循環制御システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィラーチューブへの燃料蒸発ガスの再循環を制御して、フィラーチューブ内に比較的大きな真空が発生することを防止すると共に、給油ノズルの自動閉鎖機構が早期に閉鎖されることを防止すること。
【解決手段】給油中、フィラーチューブに挿入された給油ノズルが真空状態に遭遇した場合に、フィラーチューブに燃料蒸発ガスを再循環させる２段階式差圧応答形流量制御バルブ(４０)を構成した。好適には、バルブ(４０)は、圧力応答形バルブ(４２)とフロート作動形バルブ(４４)から構成され、圧力応答形バルブ(４２)はフロート作動形バルブ(４４)と共に共通ハウジング(４６、５０)に配設される。圧力応答形バルブ(４２)は、少流量を供給する貫通孔(７０)を有する弁体(６４)を備え、低真空状態では閉弁する。高真空状態になると、弁体(６４)が移動して開弁して流量が増大する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、タンク内の燃料レベルが所定量に達した場合にノズルの自動閉鎖動作を制御するために、タンク内の燃料蒸発ガスドームからフィラーチューブへの燃料蒸発ガスの再循環を制御するシステムに関する。

燃料蒸発ガス再循環システムは、給油中に供給ノズルから放出される液体の周囲の圧力を減少させるために車両用燃料タンクに採用されている。特に、ノズルをフィラーチューブ内に挿入する注油中に、燃料蒸発ガスが大気中に放出されないようにメカニカルシールが採用されている。

このようなシステムでは、地域毎にノズルの放出量に応じた好適なシステム設計をしなければならないという課題がある。例えば、大多数の車両サービス地域において、ノズルは、フィラーチューブ内の真空度が約１．７５〜２．５ｋＰａ（キロパスカル）において閉じるように設定されている。また、注油中の通常の真空度は約０．５ｋＰａであり、この真空度を維持するためには、約６リットル／分の燃料蒸発ガスを再循環させる必要がある。
しかしながら、地域によっては、真空度を約０．５ｋＰａに維持して、ノズルが閉鎖されないようにするためには、約７０リットル／分の燃料蒸発ガスを再循環させて、さらにシール度を高くする必要がある。このように、種々の給油要求に応じて再循環される燃料蒸発ガス量を広範囲に設定して、フィラーチューブへの十分な燃料蒸発ガスを再循環させるシステムを設計することは困難であった。
仮に、給油中に要求される最大再循環量に適したシステムを設計した場合には、このシステムでは、フィラーチューブ内でノズルの周囲に形成される圧力が原因となり、ノズルシールを介して大気中に燃料蒸発ガスを漏洩させることになる。このようなシステムでは、タンク内の液体燃料レベルの増加量に応じた燃料蒸発ガスを貯蔵する粒状活性炭を充填したキャニスタなどの燃料蒸発ガス蓄積装置に、第２燃料蒸発ガスラインが備えられることを理解されたい。
そのため、システムは、キャニスタとノズル周囲のフィラーチューブへ流入する燃料蒸発ガス量をバランスさせて、大気中へ漏洩する燃料蒸発ガスを阻止するように維持されると共に、給油ノズルからの給油を容易とし、また、ノズルに備えられた自動閉鎖装置が早期に作動することを阻止するようなシステムでなければならない。

本発明の目的は、フィラーチューブへの燃料蒸発ガスの再循環を制御して、フィラーチューブ内に比較的大きな真空が発生することを防止すると共に、給油ノズルの自動閉鎖機構が早期に閉鎖されてしまうことを防止することにある。

本発明は上述した問題を解決するために、給油中に、フィラーチューブ内の給油ノズルシールの周囲領域の圧力に応答する燃料蒸発ガス再循環バルブを採用して、フィラーチューブのノズル領域に再循環される燃料蒸発ガスの総量を制御するようにした。
好適な実施の形態では、給油中にノズルの周囲領域が真空、すなわち、所定の負圧になった場合に、差圧応答形バルブを開いて、フィラーチューブのノズル領域に再循環される燃料蒸発ガスの総量を増加させる。
この差圧応答形バルブは、フロート作動形バルブと共に共通のハウジングに組付けられる。フロート作動形バルブは、タンク内の燃料レベルが所定レベルに達するか、或は、車両がロールオーバーした際に、燃料蒸発ガス再循環ラインを閉鎖するように作動する。
本発明に係るバルブは、閉弁状態では、第１の流量、すなわち比較的少量の燃料蒸発ガスを供給するように作動する。また、このバルブは、フィラーチューブ内の圧力とタンク内の燃料蒸発ガスドーム圧との間に所定圧力差を感知した時に開弁して、第２の流量、すなわち比較的多量の燃料蒸発ガスを再循環させる。
好適には、差圧応答形バルブとして、第１の流量を供給する貫通路を備えた可動弁体を採用する。

図１を参照すると、符号１０で示す燃料タンクの燃料蒸発ガス排出システムは、レベルＬまで液体燃料が充填される燃料タンク１２を含み、この燃料タンク１２の壁部を貫通するように接続されたフィラーチューブ１４を備えている。フィラーチューブ１４の上端にノズル受入カップ１６が設けられており、このノズル受入カップ１６の内部には、挿入される給油ノズル２０をシールする弾性的なシール１８が設けられている。

燃料タンク１２は、符号２２で示す燃料ポンプ／燃料レベル送信器モジュールを備えており、この燃料ポンプ／燃料レベル送信モジュール２２は、燃料中に浸されたポンプ２４およびレベル送信器２６を備えている。燃料蒸発ガス貯蔵ライン２８は、モジュール２２を介して燃料タンク１２内の液体燃料の上方に形成される燃料蒸発ガスドーム３０に連通されると共に、粒状活性炭などの吸着材が充填されたキャニスタで構成される貯蔵装置３２に接続されている。また、モジュール２２は燃料蒸発ガス再循環ライン３４を備えており、この燃料蒸発ガス再循環ライン３４は、ノズルシール１８の下流で、フィラーチューブの上端に設けられたカップ１６に接続されている。

燃料蒸発ガス貯蔵ライン２８は、燃料レベルＬが燃料タンク１２の満タンレベルまで上昇した時にライン２８を閉鎖するように作動するフロート作動形バルブ３８に連結されている。また、このバルブ３８は、車両がロールオーバーした際にも閉じられることを理解されたい。

符号４０で示す第２バルブアセンブリは、再循環ライン３４に接続されており、後述するように機能する。

図２を参照すると、バルブアセンブリ４０は、２段階式真空すなわち差圧作動形バルブ４２と、この差圧作動形バルブ４２と共通のハウジング４６に装着されたフロート作動形バルブ４４を備えている。

フロート作動形バルブ４４は、ハウジングの拡径部５０に形成されたバルブシート４８と、このバルブシート４８に着座される面５４が形成されたフロート５２を備えており、タンク内の燃料レベルＬが、ハウジング５０に形成した開口部５３を介してフロート５２に到達した際に、フロート５２がバルブシート４８に着座して閉弁される。また、このバルブ４４は、車両がロールオーバーした際にも閉じられることを理解されたい。また、従来公知であるように、フロート５２は、ハウジングの拡径部５０内に備えられたスプリング５６により調整されている。

２段階式流量制御形バルブ４２は装着部５８を有しており、この装着部５８は、拡径チャンバ６２に連通される出口通路６０を介して再循環ライン３４（図２には図示されていない）に接続されている。可動弁体６４は拡径チャンバ６２内に摺動自在に配置されており、その下端にバルブ面６６が形成され、拡径チャンバ６２内に形成されたバルブシート６８に対向している。縮径すなわち流量限定通路７０が可動弁体６４を貫通して形成されており、可動弁体６４がバルブシート６８に着座された時に、制限流量すなわち比較的少量の燃料蒸発ガスが出口通路６０に流出する。

可動弁体６４の上端にはピストン部７２が形成されており、このピストン部７２は拡径チャンバ６２内に形成した孔７４内で摺動する。ピストン部７２およびバルブ面６６は、カップ１６内に生成される真空によって、ピストン部７２に作用する圧力差に応じて移動することを理解されたい。

一般的なノズル２０は真空閉鎖機構（図示省略）を備えており、この機構は、カップ１６内でシール１８の下流に生成された真空がノズル２０に設けたポート７６を介して作用した場合に作動される。通常使用されているシステムでは、給油中に、カップ１６内のシール１８より下流の空間に生成される圧力が約０．５ｋＰａの圧力低下すなわち真空となった場合に、もっと一般的なノズルでは、約１．７５〜２．５ｋＰａの範囲の真空となった場合に閉鎖されるように設定されている。この場合、通路３４を流れる燃料蒸発ガスの流量は約６リットル／分である。

しかしながら、地域によって、ノズルにもっと厳密なシール機能が求められるか、或は、カップ１６の上端にベローまたはシールのシール部材を備えることが求められる場合には、ノズルから放出される燃料流により生成されるカップ１６内の圧力すなわち真空がさらに低下する。このようなシステムでは、カップ１６内の空間の圧力とタンクドーム３０内のガス圧との間に真空レベル約１ｋＰａの差圧が生成され、その結果、弁体６４は上方に移動して、バルブシート６８から離れて、より多量の燃料蒸発ガスを流通させる。

差圧が１ｋＰａより低い真空レベルでは、弁体６４はバルブシート６８に着座して、燃料蒸発ガスは通路７０を介して流通されることを理解されたい。

さらに、ノズル形態は、他の地域に適用できるようにバルブ４２の開弁設定が変更されることを理解されたい。

このように、本発明では、フィラーチューブへの燃料蒸発ガスの再循環を制御して、フィラーチューブ内に比較的大きな真空の発生を防止すると共に、給油ノズルが備える真空作動機構が早期に閉鎖されてしまうことが防止される。本発明に係る燃料蒸発ガス再循環用真空作動式流量制御バルブでは、共通のハウジング内にフロート作動形ロールオーバーシャットオフバルブを組み込むことができる。

上述したように、図示した実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、変更及び修正することは可能であり、添付された特許請求の範囲のみに制限されることを理解すべきである。

給油中にフィラーチューブに循環される燃料蒸発ガスを制御するバルブアセンブリを採用した燃料蒸発ガス制御システムの概念図である。 図１に示す制御バルブの断面図である。

符号の説明

１０燃料蒸発ガス排出システム
１２燃料タンク
１４フィラーチューブ
１６カップ
１８シール
２０ノズル
２８燃料蒸発ガス貯蔵ライン
３０燃料蒸発ガスドーム
３２貯蔵装置
３４燃料蒸発ガス再循環ライン(再循環通路)
４０第２バルブアセンブリ(流量制御バルブ)
４２差圧作動形バルブ(流量制御バルブ)
４４フロート作動形バルブ
４６ハウジング
６４可動弁体
７０流量限定通路

Claims (14)

1. 給油ノズルからタンクへの給油中に燃料蒸発ガスの再循環を制御するシステムであって、
   （ａ）ノズルをシールする手段(１８)を備えたフィラーチューブ(１４、１６)と、
   （ｂ）タンクからノズルをシールする手段の下流位置でフィラーチューブへの燃料蒸発ガスの再循環通路を形成する手段(３４)と、
   （ｃ）タンクの外部に配設され、タンクからの燃料蒸発ガスを受入れるように接続された燃料蒸発ガス貯蔵装置(３２)と、
   （ｄ）前記再循環通路に配設され、作用する所定の圧力差に応じて、第１の比較的に少量の流量から第２の実質的に多量の流量へ、流量を変化させる流量制御バルブ(４０)と、から構成されることを特徴とする燃料蒸発ガス再循環制御システム。
2. 前記流量制御バルブは、貫通口が形成され、開位置と閉位置との間で移動自在な弁体(６４)を備え、該弁体の閉位置では前記第１の流量を供給すると共に、前記弁体の開位置では前記第２の流量を供給することを特徴とする請求項１に記載の燃料蒸発ガス再循環制御システム。
3. 前記流量制御バルブは、貫通口が形成されたピストン(６６)を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料蒸発ガス再循環制御システム。
4. 前記再循環通路は、前記流量制御バルブと直列に配設されたフロート作動形バルブ(４４)を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料蒸発ガス再循環制御システム。
5. 前記流量制御バルブおよび前記フロート作動形バルブは、タンクの取付開口を介して共通のハウジング(４６、５０)に装着されることを特徴とする請求項４に記載の燃料蒸発ガス再循環制御システム。
6. 前記流量制御バルブおよび前記フロート作動形バルブは、垂直方向に配列されていることを特徴とする請求項５に記載の燃料蒸発ガス再循環制御システム。
7. 前記流量制御バルブは、圧力差が約１ｋＰａ（４インチＨ₂Ｏ）で前記第２の流量に変化させるように作動することを特徴とする請求項１に記載の燃料蒸発ガス再循環制御システム。
8. 給油ノズルからタンクへの給油中に燃料蒸発ガスの再循環を制御する方法であって、
   （ａ）ノズル受入カップ(１６)を備えたフィラーチューブ(１４)を準備すると共に、ノズルが挿入された時にシールする環状シール(１８)をカップ内に配設するステップと、
   （ｂ）タンクとフィラーチューブカップのノズルシールの下流側との間に燃料蒸発ガス再循環通路(３４)を形成するステップと、
   （ｃ）前記再循環通路に圧力応答形流量制御バルブ(４０)を配設して、該バルブが所定の圧力差を検出した時に、前記再循環通路内の流量を第１の流量から第２の多量の流量へ変化させるステップと、から構成されることを特徴とする燃料蒸発ガス再循環制御方法。
9. 前記流量制御バルブを配設するステップは、貫通口が形成された弁体(６４)を配設するステップを含み、また、前記流量を変化させるステップは、前記弁体を開位置と閉位置との間で移動させるステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の燃料蒸発ガス再循環制御方法。
10. さらに、前記再循環通路にフロート作動形バルブ(４４)を配設するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の燃料蒸発ガス再循環制御方法。
11. 前記フロート作動形バルブを配設するステップは、共通ハウジング(４６、５０)に前記流量制御バルブと前記フロート作動形バルブを配設するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の燃料蒸発ガス再循環制御方法。
12. 前記共通ハウジングに配設するステップは、タンクの取付開口部を介して前記ハウジングを装着するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の燃料蒸発ガス再循環制御方法。
13. 前記流量制御バルブを配設するステップは、可動ピストンを備えたバルブを配設するステップと、前記ピストンに第１の流量を供給する貫通路を形成するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の燃料蒸発ガス再循環制御方法。
14. さらに、前記流量制御バルブと垂直方向に整列させてフロート作動形バルブを配設するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の燃料蒸発ガス再循環制御方法。
    

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